Izolarea postfermentatsionnoe a produselor - Rezumat

În producția de procese biotehnologice sunt foarte diferite de procesele chimice. Prima diferență este că, în domeniul biotehnologiei folosesc organizare mai complexă a materiei - biologice, în special celule microbiene, animale și culturi de țesuturi de plante, precum și enzime și altele [1].
Principalele elemente care compun procesele biotehnologice sunt agent biologic (de exemplu, o cultură de celule microbiene, selectate în conformitate cu principiul tulpina prelucrabilitatea, adică capabil să-și păstreze morfologia și proprietățile biochimice ale unui proces de fermentație), substratul, aparatul și produsul [2].
biotehnologică pot fi împărțite în biologică (bazată pe utilizarea eucariot și procariote), biochimice (utilizarea enzimelor) și bioanalogichnye (substanțe chimice de sinteză cu structură similară cu metaboliți celulare).
Scopul acestei lucrări, etapa de procedeu biotehnologic, ia în considerare izolarea postfermentativnoe a produselor.

Orice proces biotehnologic implică trei etape de bază: predfermentatsionnuyu, fermentare și postfermentatsionnuyu. Implementarea circuitului proceselor biotehnologice este prezentată în Fig.1.
etapa Predfermentativnaya include toate procesele legate de depozitarea și pregătirea producerii culturii (inocul) pregătirea mediilor de cultură, echipamente de fermentație, prepararea apei și a aerului. O atenție deosebită în această etapă se referă la întreținerea și pregătirea culturii pure. tulpina industrială ar trebui să îndeplinească următoarele caracteristici principale:
      stabilitatea caracteristicilor morfologice ale activității fiziologice în producția;
      creșterea ratei de creștere și a biosintezei;
      o gamă largă de rezistență la factorii de mediu adverse (pH, temperatură, agitare);
      cerințe moderate pe sursa de alimentare;
La formarea principiului utilizării scalare innokulyata, crescând biomasa din baloanele de volume mici și se termină cu o serie de fermentatoare succesive.
Aceasta este urmată de etapa de fermentație [1]. Procesul de fermentare - un proces efectuat prin cultivarea microorganismelor, în cursul căreia există o interacțiune care produce substratul și formarea produselor dorite. Etapa se efectuează într-un reactor și procese biochimice pot fi urmate:
      biotransformări (schimbare în formula structurală sub acțiunea activității enzimatice a celulelor microbiene sau enzime gata)
      biocataliză (transformările chimice au loc cu utilizarea biocatalizatori, enzime)
      bio-oxidare (contaminanți de consum sau de microorganisme în condiții de asociere arobnyh)
      fermentare,
      biocomposting (reducerea asociere substanțe organice microorganisme dăunătoare în deșeuri solide,
      -oxidarea (sorbție de impurități dăunătoare din gaze sau lichide cu microorganisme)
      levigare bacteriană (proces în compuși metalici insolubili în apă se dizolvă într-o stare dizolvată sub acțiunea microorganismelor specifice)
      Biodegradarea (distrugerea compușilor nocivi) [3].
In timpul seriei de fermentație crescute cultură trece printr-o serie de etape succesive: o fază de latență, o creștere exponențială, lentă, staționare și moarte. Produsele dorite sunt formate în faza exponențială (metaboliți primari - enzime, aminoacizi, vitamine) și staționare (metaboliți secundari. - antibiotice, alcaloizi, hormoni, toxine). Pentru a optimiza procesul și de a obține puterea maximă folosind principiul regimurilor de cultură diferențiate.
fermentație continuă a obiectelor biologice se efectuează în condiții constante, atunci când populația microbiană și produsele sale sunt omogene de activitate.
In timpul fermentației se formează amestecuri complexe conținând celule, metaboliți extracelulare, concentrația reziduală a substratului inițial. În acest caz, produsele dorite sunt în concentrații scăzute, și multe dintre ele sunt compuși instabili. Toate acestea impune limitări stațiile următoare ale recuperării produsului din titlu și etapa de purificare în postfermentatsionnoy [1]. La pasul postfermentatsionnuyu efectuat obținerea finit deșeuri obehvredivanie produs vandabil și subprodusele [1].
Lichidul de cultură se formează în procesul de fermentație, este un sistem polifazat complex: fază apoasă conține celula producător, produsele lor metabolice, nu componentele consumate din mediul nutritiv, cel mai mic grăsime picături mici bule de aer [1].
Gama de produse obținute prin metode biotehnologice, diverse. La volumele de producție, în primul rând sunt produsele produse de microorganisme. Aceste produse sunt împărțite în trei grupe:
      biomasă, care poate fi produsul dorit (proteină odnokletchnyh) sau utilizat ca agent biologic (biometanogenez, metale vyshelachivanie bacteriene);
      metaboliti primari - compuși cu greutate moleculară mică necesare pentru creșterea microorganismelor ca blocuri de macromolecule, coenzime (aminoacizi, vitamine, acizi organici);
      metaboliți secundari (idiolity) - acest compus nu este necesară pentru creșterea microorganismelor și nu sunt legate de creșterea lor (antibiotice, alcaloizi, hormoni, toxine și de creștere).
În legătură cu dezvoltarea unor noi metode de biotehnologie (Enzyme Engineering, ingineria celulară și genetică) produse țintă spekktor sunt completate în mod continuu. Printre acestea, un spațiu tot mai ocupat de agenții de diagnostic și tratament (anticorpi monoclonali, vaccinuri, seruri, hormoni, antibiotice modificate) [2].

Separarea fazelor lichide de cultură

În funcție de scopul produsului final (pentru sănătate, aplicații tehnice, agricultura și așa mai departe. D.), Localizarea produsului final (celulă sau cultură fluid) și natura sa la etapa postfermentatsionnoy aplică diverse aparate, metode de izolare și purificare (Fig. 2 ). Izolarea cea mai laborioasă a produsului acumulat în celule [1].

Cel mai adesea, produsul dorit este fie în biomasă, sau într-un lichid. În ambele cazuri, trebuie să împartă mai întâi faza. În funcție de biomasă și proprietăți de fluid diferite procese pot bt utilizate în aceste scopuri.
      sedimentare (separare prin gravitație);
      filtrare (suspensie care trece prin materialul poros pe care sunt reținute biomasa);
      separare, centrifugare (separare prin forță centrifugă);
      microfiltrare, ultrafiltrare (trecerea suspensiei printr-o membrană având o dimensiune mică a porilor, eliberându de soluție de particule în suspensie);
      coagulare (adăugarea la suspensia reactivilor care promovează formarea de celule aglomerate care se separă prin decantare);
      flotație (captare pe bază de biomasă microbiană bule de spumă și izolându-l din fracția de spumă) [3].

Metode de dezintegrare a biomasei

Pentru a extrage produsele dorite in interiorul celulelor ale microorganismului sau în prepararea țesuturilor animale sau vegetale, este mai întâi necesar să se efectueze dezintegrarea biomasei celulare. Această procedură se realizează prin metode enzimatice fizice, chimice și.
Printre metodele fizice sunt adesea folosite:
      Metode de balistică. Metoda constă în aceea că biomasa este supusă la șoc sau abraziune. Acesta este plasat într-un tambur cilindric, se rotește în jurul unei axe și umplut cu granule dintr-un material rigid (metal sau porțelan). La rotirea tamburului si rola bile a lovit aglomerații de biomasă, și lovituri apar destul de des și în direcții diferite. Acest lucru duce la distrugerea pereților celulelor și se obține o soluție vâscoasă omogenă în conținutul celulei kotoromnahoditsya.
      Extrudare. Esența acestei metode constă în faptul că suspendarea masei celulare este forțată sub presiune ridicată printr-o deschidere îngustă în camera cu presiunea ambiantă. În acest caz, din cauza presiunii mari picătură de apă care a lovit celulele repede din ele, și, astfel, distrugerea peretelui celular.
      Câmpul ultrasonic. Astfel, celulele se confrunta cu alternante de comprimare și întindere, răsucire în direcții diferite, care în final duce la ruperea peretelui celular și degradarea acestuia [1].
Metodele chimice includ distrugerea celulelor:
      Hidroliza (distrugerea pereților celulelor sub acțiunea substanțelor chimice și a temperaturii);
Printre metodele enzimatice de distrugere celulară a fost izolat:
      hidroliza enzimatica (distrugerea pereților celulelor sub acțiunea enzimelor la o temperatură ridicată);
      Autoliză (utilizați propriile enzime de celule pentru distrugerea ei).

Izolarea produsului dorit

După citocid operație preliminară, necesară pentru a selecta produsul dorit din soluția rezultată. Sushestvuet mai multe abordări pentru fracționarea amestecurilor:
      Sare de fracționare pe baza diferenței solubilității produsului în soluții de sare de diferite concentrații. De obicei folosite pentru acest scop sulfati, fosfați de sodiu, potasiu și amoniu.
      Fracționarea prin adăugarea de solvenți organici, crescând treptat concentrația lor. In majoritatea cazurilor, ca precipitatele utilizând etanol și acetonă. Este de asemenea posibil să se folosească metanol, izopropanol, dioxan, acetat de etil și alții.
      Fracționarea utilizând compuși neutri cu masa moleculară înaltă. Soluțiile de polimer au în general o vâscozitate mai mare, cu toate acestea polimerii sunt utilizați ca soluțiile de formă cu vâscozitate minimă în scopuri de fracționare. Dintre acești polietilenglicoli au fost cel mai confortabil. În cazul anumitor polimeri, apar probleme atunci când acestea sunt separate de proteina țintă. Acest lucru se face de obicei prin filtrare pe gel cu site moleculare sau prin precipitarea proteinei din soluția de sare, astfel încât polimerul rămâne în soluție [1].
Pe lângă folosirea unor astfel de metode de izolare a produsului dorit, ca:
      Adsorbția (produs de translație dizolvat în lichid la faza solidă prin sorbția sale pe suporturi solide);
      Schimbul de ioni (transferul ionilor în fază solidă și impurități prin adsorbție pe un purtător solid);
      Distilarea, rectificare (pentru amestecul componentelor cu punct de fierbere);
      Ultrafiltrarea, nanofiltrarea și osmoza inversă (pentru a izola compusi moleculară mare - alb, polinucleotide și polipeptide);
      Centrifugarea, ultracentrifugare (utilizat pentru izolarea virusurilor, organite celulare, compuși macromoleculari) [3].

Produse de curățare a

Examinarea metodelor se pot obține preparatele relativ aproximativ purificate. Pentru mai multe scopuri, o astfel de purificare este suficient și trebuie utilizat, deoarece simpla tehnologie procedeu folosind reactanti ieftine ca rezultat produse cu costuri reduse. Cu toate acestea, uneori, există necesitatea de a obține preparate înalt purificate (de exemplu, primirea produselor pentru utilizare în medicină ca agenți terapeutici sau de diagnostic, precum si pentru cercetare in biologie moleculara, scopuri biochimie, Bioorganic Chemistry și t. D.) [1].
etc.

Pagina anterioară

Pagina următoare